热冕对吸积盘照射强度的演化。研究团队 供图
2018年3月，距地球大约1.13万光年处的黑洞X射线双星MAXI J1820+070发生爆发，而且在相当长一段时间里是天空中最亮的X射线源之一，“慧眼”卫星随即对这个天体的爆发进行高频次观测。
2020年，中科院高能所领衔研究团队通过分析“慧眼”卫星的时变数据，在MAXI J1820+070中发现迄今为止能量最高的低频准周期振荡（QPO）信号，提供出从黑洞视界附近向外发出相对论喷流（向外高速运动的等离子体流）的观测证据。
近期，武汉大学天体物理中心领衔研究团队通过分析“慧眼”卫星的能谱数据发现，当X射线辐射强度逐渐减小，亦即冕逐渐衰弱时，其对吸积盘的照射程度（即从冕出射的光子，照射到吸积盘和无穷远处的流量比值）也在减弱。研究团队指出，从冕中出射的X射线光子对吸积盘的照射强弱，依赖冕的运动速度以及黑洞的引力场。
资料图：低频QPO起源于围绕黑洞进动的高速喷流的艺术想象示意图。中科院高能所“慧眼”卫星团队 供图
最新“冕王”研究确认
能逃脱黑洞引力的冕，当然堪称“冕王”，研究确认其“加冕”颇受关注。
研究团队指出，冕在黑洞吸积过程中如何运动尚不明确，以往的研究比较侧重于理论，观测证据相对较少。理论上，当冕以相对论速度向外运动时，相对论性集束效应会削弱冕对吸积盘的照射。
该团队对同时期MAXI J1820+070的X射线时变分析显示，当X射线辐射流强逐渐下降时，冕的几何尺度趋向黑洞收缩（即尺度在减小）；而越靠近黑洞，引力弯曲效应越强，吸积盘相对于冕的张角越大，冕辐射出的X射线光子本应有更大比例照射到吸积盘上，增强冕对吸积盘的照射。
资料图：“慧眼”卫星发现离黑洞最近的喷流产生的准周期调制信号的艺术想象示意图。中科院高能所“慧眼”卫星团队 供图
这和研究团队对“慧眼”观测数据的分析结果相反，究竟是为什么？研究团队认为，目前这一现象最合理的解释是：冕在收缩的同时，冕中的等离子体流正在以相对论速度向外运动。这为“慧眼”团队已经发现的离黑洞很近的相对论喷流提供了独立的观测证据和物理解释。进一步研究发现，冕尺度越小，速度越大，因此冕物质运动的相对论性集束效应抑制了黑洞的引力弯曲效应。